如何提高电力变压器的抗短路能力 电力变压器突发短路

　　摘要：我们都知道电力变压器是利用电磁感应原理来改变交流电压的装置，是电力传输，电能分配的核心部件。变压器运行的可靠与否，直接关系到电网的安全和人民生活生产用电的可靠性。变压器的安全运行取决于诸多因素，安全问题可是多种多样的。本文重点讨论变压器运行中出现的短路问题，以及变压器抗短路能力提高的方法、手段。
　　关键词：变压器 短路 方法
　　
　　首先我们来认识一下电力变压器的工作原理：电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。
　　造成电力变压器短路事故的原因是多种多样的，它与电力变压器的设计结构、原材料使用、生产工艺、生产质量以及运行状况等等因素都息息相关，通过对近些年发生的电力变压器短路事故分析，究其原因，主要可以归纳为以下及各方面：
　　一、产品设计，生产原因造成的短路
　　我国目前电力变压器相关厂家的变压器生产计算程序都是建立在一种理想化的模型下进行的，即漏磁场均匀分布，线匝直径相同，等相位的力，但是，事实并非如此。事实上，电力变压器的漏磁场并不是均匀分布的，漏磁场在铁轭部分的分布相对集中，该区域的电磁线所受到机械力也是较大的。而换位导线在换位处由于爬坡会改变力的传递方向，而产生扭矩，又由于垫块弹性模量的因数，轴向垫块不等距分布，会使交变漏磁场所产生的交变力延时共振，就会使处在铁心轭部、换位处、有调压分接的对应部位的线饼首先变形，造成短路隐患。
　　还有，在电力变压器生产过程中，由于很多变压器都采用了绝缘压板，且高低压线圈共用一个压板，这种结构要求要有很高的制造工艺水平，应对垫块进行密化处理，在线圈加工好后还要对单个线圈进行恒压干燥,并测量出线圈压缩后的高度；同一压板的各个线圈经过上述工艺处理后，再调整到同一高度，并在总装时用油压装置对线圈施加规定的压力，最终达到设计和工艺要求的高度。同时，在总装配中，除了要注意高压线圈的压紧情况外，还要特别注意低压线圈压紧情况的控制，才能防止电力变压器短路事故的发生。
　　二、对变压器进行短路试验，以防患于未然
　　大型变压器的运行可靠性，首先取决于其结构和制造工艺水平，其次是在运行过程中对设备进行各种试验，及时掌握设备的工况。要了解变压器的机械稳定性，可通过承受短路试验，针对其薄弱环节加以改进，以确保对变压器结构强度设计时做到心中有数。
　　三、使用可靠的继电保护与自动重合闸系统
　　系统中的短路事故是人们竭力避免而又不能绝对避免的事故，特别是10KV线路因误操作、小动物进入、外力以及用户责任等原因导致短路事故的可能性极大。因此对于已投入运行的变压器，首先应配备可靠的供保护系统使用的直流电源，并保证保护动作的正确性。结合目前运行中变压器杭外部短路强度较差的情况，对于系统短路跳闸后的自动重合或强行投运，应看到其不利的因素，否则会加剧变压器的损坏程度，甚至失去重新修复的可能。目前已有些运行部门根据短路故障是否能瞬时自动消除的概率，对近区架空线（如2km以内）或电缆线路取消使用重合问，或者适当延长合间间隔时间以减少因重合闸不成而带来的危害，并且应尽量对短路跳闸的变压器进行试验检查。
　　四、开展变压器绕组的变形测试诊断
　　通常变压器在遭受短路故障电流冲击后，绕组将发生局部变形，即使没有立即损坏，也有可能留下严重的故障隐患。首先，绝缘距离将发生改变，固体绝缘受到损伤，导致局部放电发生。当遇到雷电过电压作用时便有可能发生匝间、饼间击穿，导致突发性绝缘事故，甚至在正常运行电压下，因局部放电的长期作用也可能引发绝缘击穿事故。
　　因此，积极开展变压器绕组变形的诊断工作，及时发现有问题的变压器，并有计划地进行吊罩验证和检修，不但可节省大量的、物力，对防止变压器事故的发生也有极其重要的作用。
　　传递函数H（jw）(即频率响应特性)的零、极点分布情况与二端口网络内的元件及连接方式等密切相关。大量试验研究结果表明，变压器绕组通常在10KZ~1MHZ的频率范围内具有较多的谐振点。当频率低于10KHZ时，绕组的电感起主要作用，谐振点通常较少，对分布电容的变化较不敏感；当频率超过1 MHZ时，绕组的电感又被分布电容所旁路，谐振点也会相应减少，对电感的变化较不敏感，而且随着频率的提高，测试回路(引线)的杂散电容也会对测试结果造成明显影响。
　　由于变压器绕组变形测试仪价格昂贵，且对人员的素质要求高，在生产运行中不易普遍开展。因此，在实际工作中，依据变压器绕组电容变化量来判断绕组是否变形的方法，可以作为频率响应法的有益补充。尤其在频率响应法不具备条件的情况下，可以通过横向、纵向对比积累的实测电容量，及时掌握变压器绕组的工作状态，以便降低事故发生的概率，确保电网安全稳定的运行。
　　五、在现场施工和运行维护过程中使用可靠的短路保护装置
　　现场进行变压器的安装时，必须严格按照厂家说明和规范要求进行施工，严把质量关，对发现的隐患必须采取相应措施加以消除。运行维护人员应加强变压器的检查和维护保修工作，以保证变压器处于良好的运行状况，并采取相应措施，降低出口和近区短路故障的几率。为尽量避免系统的短路故障，对于已投运的变压器，首先配备可靠的供保护系统使用的直流系统，以保证保护动作的正确性；其次，应尽量对因短路跳闸的变压器进行试验检查，可用频率响应法测试技术测量变压器受到短路跳闸冲击后的状况，根据测试结果有目的地进行吊罩检查，这样就可有效地避免重大事故的发生。
　　六、几点具体情况的讨论
　　接下来我将对工作中几个遇到的具体案例，进行分析：
　　1.我们在进行110kv和220kv变压器设计时，缠绕线圈习惯用软纸筒，而且在线圈内部的撑条与铁心之间并没有可靠的固定措施，这种情况下，如果遇到短路冲击时，撑条就会发生位移，造成线圈由于失去职称而向内收缩，进而发生变形。所以，这类变压器的设计，宜采用低压10kv或者35kv的线圈并且采用硬纸筒作为内衬，同时适当增加撑条的数量，就可以有效增强由于短路而造成的线圈向内收缩现象的发生。
　　2.提高和加强变压器稳定能力的有效措施还有尽量减少变压器分接的数量。多年的从业经验告诉我们，在变压器损坏的案例中，很大一部分是由于调压线圈的损坏引起的。因为调压线圈匝间安匝不平衡度增大，抽头出线较多，电场集中，引线固定不牢靠，在发生短路时，受力过大，稳定性就会大大降低。所以我们在进行变压器设计和购买时，要特别注意，将不必要的分接能去则去，减少不必要的隐患存在。
　　3.变压器由于短路事故的多次发生，会将短路影响累计加深，再优秀的设计，再优秀的产品也不能够承受这种长期的累加伤害。所以，我们要在提高继电保护的正确动作率上下文章，因为只有提高继电保护的正确动作率才能在运行中防止变压器短路事故的发生频率，才能真正起到保护变压器的作用。
　　综上所述，我们可以看出，变压器短路问题主要症结在于其设计和制造过程中的缺失，以及在运行管理过程当中的不当和使用水平的高低。变压器短路的问题，和电网安全、人民生活、生产安全等重大问题息息相关，密不可分，是一个危害性极其重大的安全问题，所以我们一定要从源头抓起，从平时工作中的细节抓起，从思想上深刻重视，采取有效的保护和控制措施，才能防患于未然，保证国家电网和人民生命财产的安全。
　　
　　参考文献：
　　[1]谢毓城. 变压器手册[M].2003
　　[2]刘传彝. 电路变压器设计计算方法与实践[M]. 沈阳:辽宁科学技术出版社，2002
　　[3]刘健，毕鹏翔，董海鹏. 复杂配电网简化分析与优化[M]. 北京:中国电力出版社，2002
　　作者简介：
　　梁青（1960- ），男，辽宁铁岭人，华北电力学院，讲师、技师。研究方向：理论教学、实训教学研究及改革。

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